Virus nədir? Virusların qısa tarixi və xərçəng yaradan viruslar

Virus nədir?

Virus yalnız digər orqanizmlərin canlı hüceyrələrində çoxala bilən kiçik infeksion agentdir. Viruslar heyvanlardan bitkilərə, bakteriyalardan yosunlara qədər hər cür həyat formasını yoluxdura bilər.

1892-ci ildə Dmitri Ivanovsky tütün bitkilərini yoluxduran, lakin bakterial olmayan patogen müəyyənləşdirmişdir. 1898-ci ildə Martinus Beijerinckin dərc etdirdiyi məqalədə bu patogen tütün mozaik virusu kimi müəyyənləşdirilmiş və beləliklə, 19-cu əsrin sonunda viruslar kəşf edilmişdir. Bu gün milyonlarla növünün olduğu məlum olan viruslar Yer üzündə demək olar ki, hər ekosistemdə mövcuddur və ən müxtəlif bioloji varlıqlardır. Viruslar mikrobiologiyanın alt ixtisası olan virusologiyanın mövzusudur.

• Əlaqəli mövzu: Yeni koronavirus (SARS-CoV-2) necə yoluxur və xəstəlik yaradır? Son elmi yeniliklər 

Əgər virus yoluxmuş hüceyrənin daxilində və ya hüceyrəni yoluxdurma prosesində deyilsə, müstəqil hissəciklər şəklində olur. Virion kimi də tanınan bu viral hissəciklər iki və ya üç hissədən ibarətdir:

1. DNA və ya RNA-dan ibarət genetik material, genetik məlumat daşıyan uzun molekullar;
2. genetik materialı əhatə edən və qoruyan, kapsid adlanan zülal örtüyü və
3. bəzi hallarda (iii) zülal örtüyünü əhatə edən lipid qişası.

Bu virus hissəciklərinin formaları sadədən çox mürəkkəb strukturlara qədər dəyişir. Virusların çoxu adi mikroskopla görünmək üçün həddindən artıq kiçikdir. Orta ölçülü virus orta ölçülü bakteriyanın təxminən yüzdə biri qədərdir. Virusların ölçüsü nanometrlə ölçülür; məsələn, qrip (influenza A) virusunun ölçüsü 80-120 nanometrdir. 1 nanometr metrin milyardda biridir. Yəni bu halda orta virusun diametri 1 metrin 10 milyonda biridir.

Təkamül həyat tarixində virusların mənşəyi qeyri-müəyyəndir: bəziləri plazmidlərdən — hüceyrələr arasında hərəkət edə bilən DNA hissələrindən — digərləri isə bakteriyalardan təkamül etmiş ola bilər. Təkamüldə viruslar genetik müxtəlifliyi artıran üfüqi gen ötürülməsinin mühüm vasitəsidir. Bəziləri virusları həyat forması hesab edir, çünki onlar genetik material daşıyır, çoxalır və təbii seçmə yolu ilə təkamül edirlər, lakin adətən canlı sayılmaq üçün lazım hesab edilən əsas xüsusiyyətlərdən (hüceyrə quruluşu kimi) məhrumdurlar. Bütün bu keyfiyyətlərə malik olduqları üçün viruslar “həyatın kənarındakı orqanizmlər” və çoxalan varlıqlar kimi təsvir edilmişdir.

Viruslar necə yoluxur / yayılır?

Viruslar bir çox yolla yayılır;

• Bitkilərdə viruslar adətən bir bitkidən digərinə bitki bitləri, məsələn, yarpaq bitləri kimi qidalanan həşəratlar tərəfindən ötürülür.
• Heyvanlarda və insanlarda viruslar qansoran həşəratlarla daşına bilər. Xəstəlik daşıyan bu orqanizmlər vektorlar kimi tanınır. İnfluenza (qrip) virusları öskürmə və asqırma ilə yayılır. Viral qastroenteritin (bağırsaq infeksiyası) yayğın səbəbləri olan norovirus və rotavirus fekal-oral yolla ötürülür, insandan insana yayılaraq qida və ya su ilə orqanizmə daxil olur. HIV cinsi əlaqə və bədən mayeləri vasitəsilə ötürülən bir neçə virusdan biridir.

- HIV infeksiyası ilə əlaqəli xərçənglər və digər xəstəliklər

Viral infeksiyalar adətən yoluxduran virusu aradan qaldıran immun cavabı stimullaşdırır. İmmun cavablar müəyyən viral infeksiyaya qarşı süni qazanılmış immunitet yaradan vaksinlər tərəfindən də yaradıla bilər. AIDS və viral hepatitə səbəb olan bəzi viruslar bu immun cavablardan yayınaraq xroniki infeksiyalara yol açır. Antibiotiklərin viruslara heç bir təsiri yoxdur, lakin bir neçə antiviral dərman hazırlanmışdır.

Aşağıdakı şəkildə, virusların nə qədər fərqli quruluşlarda olduğunu göstərən yaxşı tanınan bəzi viruslar təsvir edilmişdir.

Virusların tarixində əsas mərhələlər

Quduzluq vaksininin ixtiraçısı Louis Pasteur (1822-1895) vaksini tapsa da, quduzluğun səbəbkar agentini tapa bilməmiş və onun mikroskopla aşkarlana bilməyəcək qədər kiçik patogen ola biləcəyini irəli sürmüşdür. 1884-cü ildə fransız mikrobioloq Charles Chamberland məsamələri bakteriyadan kiçik olan filtr ixtira etdi. Beləliklə, bakteriya olan məhluldan bakteriyalar tamamilə ayrıla bildi. 1892-ci ildə rus bioloq Dmitri Ivanovsky hazırda tütün mozaik virusu kimi tanınan virusu araşdırmaq üçün bu filtrdən istifadə etdi. Təcrübələrində yoluxmuş tütün bitkilərinin əzilmiş yarpaqlarından alınmış məhlullar süzüldükdən sonra süzülən mayedə agentlərin tutulmadan qaldığını müşahidə etdi. Ivanovsky infeksiyanın bakteriyaların istehsal etdiyi toksinlə yarandığını irəli sürdü, lakin bu fikrini davam etdirmədi. O zaman bütün infeksion agentlərin filtrlərlə tutula bildiyi və yetişdirmə mühitlərində çoxala bildiyi düşünülürdü (bu fikir xəstəlik yaradan mikrob nəzəriyyəsinin bir hissəsi idi). 1898-ci ildə holland mikrobioloq Martinus Beijerinck bu təcrübələri təkrarladı və süzülmüş məhlulda infeksion agentlərin yeni formasının olduğuna əmin oldu. Bu agentlərin yalnız bölünə bilən hüceyrələrdə çoxaldığını müşahidə etdi, lakin təcrübənin sonunda xəstəlik yaradan hissəcikləri görə bilmədi və agentlərə contagium vivum fluidum (həll olan canlı mikroblar) adını verdi və sonra virus olaraq yenidən adlandırıldı. Beijerinck virusların təbiətdə maye kimi mövcud olduğunu müdafiə etmişdir; daha sonra bu nəzəriyyə virusların hissəcik olduğunu düşünən Wendell Stanley tərəfindən təkzib edilmişdir.

20-ci əsrin əvvəllərində ingilis bakterioloq Frederick Twort hazırda bakteriofaq (və ya sadəcə faq) adlanan, bakteriyaları yoluxduran virus qruplarını kəşf etdi. Fransız-kanadalı mikrobioloq Félix d’Herelle qidalı mühitdəki bakteriyalara suspenziya şəklində əlavə edildikdə onları öldürən virusları müəyyənləşdirdi. Faqlar tif və vəba kimi xəstəliklərin mümkün müalicəsi kimi təqdim edildi, lakin penisillinin hazırlanması ilə kənara qoyuldu. Faq tədqiqatları genlərin açılıb-bağlanma mexanizmlərini və yad genlərin bakteriya hüceyrələrinə ötürülməsi üçün faydalı mexanizmi anlamağa kömək etdi. Hətta faqların bakteriyalarla əlaqəsi araşdırılarkən dövrümüzün ən böyük kəşflərindən sayılan CRISPR-CAR9 genetik texnologiyası yaranmışdır.

1949-cu ildə John Franklin Enders, Thomas Weller və Frederick Robbins insan embrion hüceyrə kulturasında poliovirus yetişdirdilər və beləliklə, bütöv heyvan toxumaları və embrionlu yumurtadan kənarda virus yetişdirilmiş oldu. Bu tədqiqat effektiv polio (uşaq iflici) vaksini hazırlamaq üçün Jonas Salk tərəfindən aparıldı.

Virusların ilk görüntüləri, alman mühəndisləri Ernst Ruska və Max Knoll tərəfindən 1931-ci ildə elektron mikroskopunun ixtirasından sonra əldə edildi. Təsəvvür edin, viruslar nəzəri olaraq mövcud olduqları ortaya qoyulduqdan yalnız 40 il sonra görüntülənə bilmişdir.

20-ci əsrin ikinci yarısında virus kəşfi qızıl dövrünü yaşadı və həmin illərdə 2000-dən çox heyvan, bitki və bakteriya virusu növü kəşf edildi. 1963-cü ildə hepatit B virusu Baruch Blumberg tərəfindən kəşf edildi və 1965-ci ildə Howard Temin ilk retrovirusu müəyyənləşdirdi. Əks transkriptaza fermentindən retroviruslar öz RNA-larından DNA köçürmək üçün istifadə edir və bu ferment ilk dəfə bir-birindən müstəqil olaraq Howard Martin Temin və David Baltimore tərəfindən 1970-ci ildə müəyyən edilmişdir. 1983-cü ildə Luc Montagnierin qrupu Fransadakı Pasteur İnstitutunda hazırda HIV kimi tanınan retrovirusu ilk dəfə təcrid etdi.

Virusların xərçənglə əlaqəsi də saysız-hesabsız tədqiqatın mövzusu olmuşdur. Bu tədqiqatların ən diqqətçəkəni HPV ilə serviks (uşaqlıq boynu) xərçənginin əlaqəsidir. Məlum olan 100-dən çox HPV növündən təxminən 40-ı genital nahiyəni yoluxdurur və bunlardan 15-i uşaqlıq boynu xərçəngi üçün yüksək risklidir. Bütün xərçənglərin təxminən %5-inin HPV ilə əlaqəli olduğu düşünülür.

Xərçəng baxımından bu qədər mühüm olmasına baxmayaraq, HPV ilə xərçəngin əlaqəsinə dair məlumatlarımızın çoxu yenidir və HPV-nin uşaqlıq boynu xərçənginə səbəb olmasını kəşf edərək 2008-ci ildə Nobel mükafatı almış Harald zur Hausenin öncüllük etdiyi tədqiqatlara əsaslanır.

Harald zur Hausen 1970-ci illərdə daha əvvəl heç kimin dilə gətirmədiyi bir fikir irəli sürdü: “Uşaqlıq boynu xərçənginin səbəbi insan papilloma virusu (HPV) ola bilər!”. Bu virusun öz DNA-sını uşaqlıq boynu hüceyrələrinin DNA-sına inteqrasiya etdiyini və çoxalmaq üçün uşaqlıq boynu hüceyrələrindən istifadə etdiyini düşünürdü. Bunun üçün uşaqlıq boynu xərçəngi hüceyrələrində HPV-yə aid DNA-nı göstərməli idi. Harald zur Hausen bu fikri 10 ildən çox müddətdə müxtəlif HPV növlərini araşdıraraq davam etdirdi; viral DNA-nın yalnız bir hissəsinin sahib genomuna inteqrasiyası və HPV-nin 100-dən çox alt növünün olması səbəbindən çətinlik çəkdi. Nəhayət, 1983-cü ildə uşaqlıq boynu xərçəngi biopsiyalarında HPV-yə aid DNA-nı, həmçinin HPV-nin 16 və 18 nömrəli növlərinin uşaqlıq boynu xərçənglərinin əsas səbəbi olduğunu göstərdi (HPV 16 və 18 uşaqlıq boynu xərçəngi biopsiyalarının təxminən % 70-ində tapıldı).

Bu dəyərli kəşf yüksək riskli HPV16 və 18 növləri ilə yoluxmadan % 95 nisbətində qorunma təmin edən HPV vaksinlərinin hazırlanmasına imkan yaratdı. Qoruyucu HPV vaksini 2006-cı ildə FDA təsdiqi aldı və müntəzəm istifadəyə daxil olduğu ölkələrdə artıq uşaqlıq boynu xərçənginin rastgəlmə tezliyini əhəmiyyətli dərəcədə azaltdı; hətta HPV vaksinini ən ciddi qəbul edən ölkə Avstraliya uşaqlıq boynu xərçəngini ölkəsindən tamamilə silmək üzrədir.

- HPV (human papillomavirus) nədir və necə xərçəngə səbəb olur?

Virusların quruluşu necədir?

Bütün viruslar əsasən nuklein turşusu (DNA və ya RNA) və kapsiddən (zülal örtüyündən) ibarətdir. Bu quruluşa nukleokapsid adı verilir. Bəzi viruslarda virusu əhatə edən lipid qişası olur. Qişadan xaricə doğru çıxıntı yaradan strukturlara qlikoprotein vahidləri deyilir. Qlikoproteinlər virusun hədəf hüceyrənin reseptoruna bağlanmasını təmin edir. Qişa ilə kapsid arasındakı boşluq tequment adlanır və burada matriks (M) zülalları yerləşir. Matriks zülallarının vəzifəsi qişalı virusların sahib hüceyrədən tumurcuqlanaraq çıxmasını təmin etməkdir.

Viruslar enerji istehsal edə bilmədikləri üçün çoxalmaq üçün mütləq canlı hüceyrəyə ehtiyac duyurlar. Buna görə də məcburi hüceyrədaxili mikroorqanizmlərdir. Viruslar çoxaldıqda minlərlə virus hissəciyi yaranır.

Yoluxmuş hüceyrədə viral nuklein turşusu və zülaldan ibarət strukturlara inklüziya cisimcikləri deyilir.

Xərçəng yaradan viruslar - Onkoviruslar / Onkogen viruslar

Virusların insanlarda və digər növlərdə müxtəlif xərçənglərə səbəb olduğu məlumdur. Hətta bütün xərçənglərin %16-sının virus və bakteriya infeksiyaları nəticəsində yarandığı hesablanır. Xərçəngə səbəb olan mikroorqanizmləri öyrənən elm sahəsi metagenomika adlanır. Bununla belə, viral xərçənglər yoluxmuş insanların yalnız çox az hissəsində yaranır. Məsələn, HPV infeksiyalarının %70-90-ı heç bir şikayətə səbəb olmur və 1-2 ildə öz-özünə sağalır, yaxud az bir qismi ziyil şəklində əlamət verə bilər.

Xərçəng virusları həm RNA, həm də DNA virusları daxil olmaqla bir sıra virus fəsilələrinə aiddir və buna görə xərçəng yaradan vahid virus növü yoxdur. Xərçəngin inkişafı insanın immun sistemi, DNA təmir sistemlərinin imkanları və virusun səbəb olduğu mutasiyalar kimi müxtəlif amillərlə müəyyənləşir.

Hansı viruslar insanlarda xərçəngə səbəb olur?

Epstein Barr Virusu (EBV): İnsanlarda ən geniş yayılmış infeksiyaya səbəb olan virus növüdür. Dünya əhalisinin yüzdə 95-inin bu virusla yoluxduğu düşünülür. Aparılmış araşdırmalarda bu virusun limfoma, mədə və nazofarinks (burun-udlaq) xərçəngləri ilə əlaqəli olduğu tapılmışdır. Lakin bu virusla yoluxmuş insanlarda EBV infeksiyasına bağlı xərçəngin inkişaf ehtimalı olduqca aşağıdır. EBV virusuna qarşı hazırlanmış vaksin yoxdur.

Hepatit C Virusu (HCV): Xroniki qaraciyər iltihabları və qaraciyər xərçəngi ilə əlaqələndirilmişdir. HCV ilə yoluxmuş, yəni HCV müsbət insanların yüzdə 20-sində ciddi qaraciyər xəstəliklərinin və yüzdə 4–7-sində HCV-yə bağlı qaraciyər xərçənginin inkişaf etdiyi məlumdur. HCV-yə qarşı hazırlanmış effektiv vaksin yoxdur.

Hepatit B Virusu (HBV): Ən çox rast gəlinən 5-ci xərçəng növü olan qaraciyər xərçənginin inkişafında əsas rol oynayır. Tədqiqatlarda virusun davamlı infeksiyalarla xroniki qaraciyər iltihabına və xərçəngləşməyə səbəb olduğu tapılmışdır. Bu virus növünə qarşı hazırlanmış çox effektiv vaksinlər var.

İnsan T-limfotrop Virusu (HTLV): Kəşf edilmiş ilk retrovirus növüdür. Retroviruslar RNA-dan DNA əldə etmək xüsusiyyətinə malik olduqları üçün genləri hüceyrələrə asanlıqla əlavə edə bilərlər. HTLV ilə yoluxmuş insanların yüzdə 10-unda yetkin T-hüceyrəli leykoz görülmüşdür. Bu virusa qarşı qoruyucu vaksin yoxdur, lakin müalicəedici dərmanlar hazırlanmışdır.

İnsan Papilloma Virusu (HPV): Haqqında ən çox tədqiqat aparılmış viruslardan biridir. 100-dən çox alt qrupu müəyyən edilmiş və uşaqlıq boynu (serviks) xərçəngi ilə əlaqələndirilmişdir. Hətta son illərdəki tədqiqatlarda uşaqlıq boynu xərçənglərinin səbəbinin %99 HPV infeksiyası olduğu göstərilmişdir. Bu virusla yoluxmuş insanların yüzdə 10- 20-sinin uşaqlıq boynu, anus / anal dəlik, vulva, penis, baş və boyun xərçənglərinə tutulduğu görülmüşdür. HPV-yə qarşı hazırlanmış Gardasil və Cervarix adlı effektiv vaksinlər hazırda bazardadır.

Kaposi Sarkoması ilə Əlaqəli Herpes Virusu (KSHV): Onkoviruslar arasında ən çox sayda onkogenə (xərçəngləşməyə səbəb olan genlərə) malik olduğu düşünülür. Kaposi sarkoması adlanan, daha çox AIDS xəstələrində və immun sistemi zəifləmiş insanlarda görülən xərçəng növlərinə səbəb olur.

Merkel Hüceyrəli Poliomavirus (MCV): Xərçəngə səbəb olduğu yaxın vaxtlarda kəşf edilmiş virusdur. Merkel hüceyrəli xərçəng adlanan, çox nadir rast gəlinən və aqressiv xüsusiyyətləri olan xərçəng növünə səbəb olur. Lakin son tədqiqatlarda bu xərçəng növünə tutulmuş xəstələrin yüzdə 20-sində bu virus aşkarlanmamışdır. Bu virusa qarşı hazırlanmış hər hansı vaksin və ya dərman yoxdur. Xərçəngə səbəb olub-olmaması ilə bağlı tədqiqatlar hələ davam edir.

Viruslar və ya bakteriyalar necə xərçəngə səbəb olur?

Mikroorqanizmlərdən olan viruslar orqanizmə daxil olduqdan sonra hüceyrələrə hücum edərək öz genetik materiallarını təsadüfi şəkildə hüceyrə nüvəsindəki DNA-nın quruluşuna daxil edə və şişin inkişafına töhfə verən onkogenlərin həddindən artıq istehsalına səbəb ola bilər və ya bu onkogenləri öz genetik quruluşlarına əlavə edib orqanizmdə sürətlə yayılaraq şiş yaranmasını təşviq edə bilərlər. Normal səviyyədə istehsal edildikdə hüceyrə çoxalmasında iştirak edən bu genlər mutasiyaya uğradıqdan sonra şiş yaranmasını basqılayan genlərin vəzifələrini yerinə yetirməsinə mane olur. Əslində ölməli olan hüceyrələrin ölüm mexanizmlərindən yayınaraq nəzarətsiz çoxalmasına və nəticədə digər mikroorqanizmlərin səbəb olduğu kimi şiş yaranmasına töhfə verirlər. Bütün bu hadisələr mikroorqanizmlərin xərçəngə necə səbəb olduğunu izah etmək üçün kifayət edən dəlillərdir.

Virusla yoluxduqdan sonra immun sisteminin cavabı necə olur?

1. İnterferon cavabı: Viral infeksiyalara qarşı sahibin göstərdiyi ilk immunoloji cavabdır. Lakin HIV və EBV kimi bəzi viruslar interferona davamlıdır.
   İnterferonlar sitokin adlanan ailənin üzvüdür. Virusa birbaşa təsir göstərmir; virusla yoluxmuş hüceyrələrdən ifraz olunan interferonlar digər hüceyrələrdə virusların ehtiyac duyduğu zülalların istehsalını dayandırır. İnterferonlar yalnız hüceyrədaxili viruslara qarşı effektivdir.
   3 növ interferon var: alfa, beta və qamma interferon. Bunlardan alfa interferon HHV-8 ilə əlaqəli Kaposi sarkoması, böyrək xərçəngi, HPV ilə əlaqəli ziyillər və xroniki hepatit B-C viruslarının səbəb olduğu xroniki aktiv hepatitin müalicəsində istifadə edilir.
2. Təbii öldürücü (natural killer, NK) hüceyrələr və sitotoksik T-limfositlər (Tc): NK və Tc limfositlərinin hər ikisi virusu deyil, virusla yoluxmuş hüceyrəni öldürür. NK hədəfə yönəlmiş olmayan immun sistemi hüceyrəsi olduğundan viral infeksiyalara qarşı Tc-dən daha əvvəl işə düşür. Bəzi hüceyrələr immun sistemindən yayınmaq üçün yoluxdurduqları hüceyrənin quruluşunu dəyişdirə bilərlər (xərçəng hüceyrələri də oxşar taktikalardan istifadə edə bilir). Bəzi viral infeksiyalardan sonra müşahidə edilən təsirlər, məsələn, qızılca virusuna bağlı dəri səpgiləri müdafiə hüceyrələrimizin viruslu toxumalara qismən kor-koranə hücum etməsi nəticəsində yaranır.
3. Anticisimlər: İmmun sisteminin viruslara qarşı anticisim cavabının 3 nəticəsi var:
   1. Virusun anticisimlərlə örtülərək neytrallaşdırılması: Virusların hüceyrə reseptorları ilə qarşılıqlı təsirə girməsinə və yeni hüceyrələri yoluxdurmasına mane olur. Lakin hüceyrədaxili viruslara təsir etmir. Buna görə vaksinasiya ilə qazanılmış anticisimlər insanı yeni virus infeksiyalarından qoruduğu halda, yerləşmiş köhnə infeksiyaya təsirsizdir.
   2. Anticisimdən asılı hüceyrə sitotoksikliyi: Anticisimlərlə örtülmüş viruslar immun sistemi hüceyrələri tərəfindən daha asan tapılıb öldürülə bilər.
   3. Komplementin aktivləşməsi: Viroliz adlanan üsulla virusun lipid quruluşlu qişası qismən zədələnir.

Nəticə

Milyonlarla növü olan və virus adlandırılan bu ən kiçik həyat formalarının bir hissəsinin xərçəng yaranmasına səbəb olduğu və bunu necə etdiyi artıq aydın məlumdur. Bununla belə, bu viruslarla yoluxmuş insanların yalnız az bir hissəsində həmin virus infeksiyasına bağlı xərçəng inkişaf edir. Bundan başqa, son illərdə xərçəng yaradan viruslara qarşı çoxlu vaksin hazırlanmışdır (qoruyucu xərçəng vaksinləri).

Virusların xərçənglə yaxın əlaqəsini kəşf edən alimlər son illərdə viruslardan istifadə edərək xərçəng vaksinləri hazırlamağa başlamışlar. Məsələn, dəri xərçəngi melanomanın müalicəsi üçün FDA təsdiqi almış xərçəng vaksini Lmlygicdə herpes (uçuq) virusundan istifadə edilmişdir. Yəni maraqlıdır ki, virusları həm xəstəlik yaradan, həm də müalicəedici adlandırmaq olar. Əlbəttə, virusların müalicəedici xüsusiyyət qazanması üçün yüksək texnologiya tələb edən bir sıra proseslərdən keçməsi lazımdır.

*

ƏLAQƏLİ MÖVZULAR

- İmmunoterapiya və onkolitik virus vaksini kombinasiyası ilə yeni xərçəng müalicələri

- Pap smear ilə milyonlarla qadının həyatını xilas edən George Papanicolaou

- HPV vaksinasiya təlimatı yeniləndi! Bu münasibətlə HPV vaksininin nə olduğunu öyrənək